JP3475353B2 - Variable steering angle ratio steering device - Google Patents
Variable steering angle ratio steering deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、運転者による車両
の運転操作状況に応じて、好適なハンドルの操舵角に対
する操舵輪の転舵角の比(以下「舵角比」という)を自
動的に設定できるようにした可変舵角比操舵装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ドライバの運転を補助する車両用
ステアリング装置としては、車両の周辺環境に対応して
舵角比を自動的に設定するものが知られている。しか
し、この車両用ステアリング装置では、ドライバの意思
に応じて舵角比を設定することはできなかった。
【0003】そこで、本出願人は、特開平11−789
44号公報において、車両の可変舵角比操舵装置を開示
している。この車両の可変舵角比操舵装置は、ハンドル
に対する操舵輪の回転量を変更可能な可変舵角比装置を
有するとともに、この可変舵角比装置を制御するための
制御装置を有するものである。また、可変舵角比装置
は、舵角比を可変するための電動機を備えている。
【0004】そして、車速などに応じて、ハンドルに対
する操舵輪の回転量を変更して、ドライバの意思に応じ
て舵角比を自動的に設定するものである。たとえば、カ
ーブが連続する山道などを軽快に走行する際には、舵角
比が大きくなるようにする。逆に、高速道路などをほぼ
定速で走行する際には、舵角比が小さくなるようにし
て、それぞれの場合に適した舵角比を設定するようにし
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記従来公報に開示さ
れた可変舵角比操舵装置における制御装置には中央集積
回路(以下、「CPU」という)が配設されているが、
このCPUに故障が生じた場合には、可変舵角比操舵装
置が機能しなくなり種々の不都合が生じる。このような
不都合を回避するために、たとえば、2つのCPUを備
え、一方をメインCPUとし、他方をバックアップCP
Uとする。そして、通常時はメインCPUを使用し、メ
インCPUに故障が生じた場合にバックアップCPUを
使用することが考えられる。このような可変舵角比操舵
装置において、バックアップCPUが使用されるときに
はメインCPUが故障して使用できなくなっている。し
たがって、車両の操作性を担保するなどのため、バック
アップCPUでは、電動機を駆動させ、一律的に舵角比
が小さくなる方向に可変舵角比装置を移行させる制御が
行われる。
【0006】ここで、電動機を駆動して舵角比が小さく
なる方向に可変舵角比装置を移動させようとする際、電
動機を駆動して舵角比がもっとも大きくなる位置に可変
舵角比装置が位置している場合には、電動機を長時間、
たとえば7〜10秒程度動かさなければならない。この
ように、電動機を長時間動かすと、電動機が発熱し、電
動機の周辺や電動機を駆動するための電流を供給する駆
動回路の電界効果トランジスタ(以下「FET」とい
う)などが故障する心配がある。しかも、この場合に
は、FET自身にも電流が流れ続けるため、FETに流
れる過電流によってFETが発熱し、これがFETの故
障の原因に繋がることもあった。
【0007】また、電動機を駆動する際には、電動機を
駆動し始めた時点がもっともエネルギ効率がよい。しか
し、連続的に電動機を駆動すると、電動機におけるエネ
ルギ効率のよい部分を効果的に活用することができない
という問題があった。
【0008】そこで、本発明の課題は、可変舵角比操舵
装置における電動機を駆動する際に、電動機やFET自
身の発熱に起因するFETなどの故障を防止するととも
に、電動機を効率的に駆動することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明は、ハンドルから操舵輪に至るステアリング系にハン
ドルに対する操舵輪の転舵角の比を変更可能な可変舵角
比装置を設けるとともに、この可変舵角比装置を制御す
る制御装置を設けてなる可変舵角比操舵装置において、
前記可変舵角比装置は、前記ハンドルに対する前記操舵
輪の転舵角の比を可変するための電動機を備え、前記制
御装置は、通常時に使用するメインCPUと、このメイ
ンCPUが故障したときに使用するバックアップCPU
とを有しており、前記バックアップCPUでは、前記メ
インCPUが故障したときに、前記電動機を駆動させ
て、前記ハンドルの操作量に対する前記操舵輪の転舵角
の比が小さくなる方向に前記可変舵角比装置を移行させ
る制御を行うとともに、前記電動機を駆動させるにあた
り、前記電動機に対して所定供給時間電流を供給した
後、所定停止時間電流の供給を停止し、以後、所定供給
時間の電流の供給と、所定停止時間の電流の停止を繰り
返す制御を行うことを特徴とする可変舵角比操舵装置で
ある。
【0010】本発明においては、メインCPUが故障し
たときには、バックアップCPUで電動機を駆動させ
て、ハンドルの操作量に対する操舵輪の転舵角が小さく
なる方向に舵角比装置を移行させる制御を行う。このと
き、電動機を駆動させるにあたり、電動機に対して所定
供給時間電流を供給した後、所定停止時間電流の供給を
停止し、以後、所定供給時間の電流の供給と、所定停止
時間の電流の停止を繰り返す制御を行う。したがって、
所定供給時間電流を供給して電動機の温度が上昇したと
しても、次の所定停止時間は電動機の駆動を停止してい
るので、この所定停止時間の間、電動機は冷却される。
よって、電動機およびその周辺が高温になるのを防止す
ることができるため、電動機の発熱に起因するFETの
故障などを防止することができる。また、FET自身に
も電流が流れ続けるのではなく、所定供給時間の間、電
流が流れた後、所定停止時間の間は電流が流れない。こ
のため、所定停止時間の間にFET自身の冷却を図るこ
とができ、発熱に起因するFETの故障を防止すること
ができる。
【0011】また、電動機の駆動と停止を繰り返すの
で、電動機が駆動し始めることが多くなる。したがっ
て、電動機におけるエネルギ効率のよい部分を効果的に
活用することができる。
【0012】なお、本発明における「所定供給時間」お
よび「所定停止時間」はそれぞれ適宜の時間に設定する
ことができ、たとえば「所定供給時間」および「所定停
止時間」をいずれも500msに設定することができ
る。また、「所定供給時間」および「所定停止時間」
は、同じ長さで設定する必要はなく、たとえば「所定供
給時間」を500ms、「所定停止時間」を300ms
に設定することもできる。さらには、「所定供給時間」
および「所定停止時間」を一定に設定する必要もなく、
たとえば、「所定供給時間」および「所定停止時間」が
300〜500msの間で適宜移行するように設定する
こともできる。
【0013】また、所定供給時間の電流の供給と所定停
止時間の電流の停止を繰り返す制御は、メインCPUが
故障したときに必ず行われるようにすることができる。
あるいは、電動機に供給される電流のデューティ比を検
出し、この電流のデューティ比が所定値以上、たとえば
50%以上となっている時間が一定以上、たとえば50
0ms以上となっているときに電流の供給を停止し、以
後、電流の供給と停止を繰り返す制御を行うようにして
もよい。さらには、この制御を電流のデューティ比が所
定値以下、たとえば50%以下となるまで繰り返す態様
とすることもできる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら、具体的に説明する。まず、本発明に
係る可変舵角比操舵装置の全体構成を説明する。図1は
本発明に係る可変舵角比操舵装置の全体構成図である。
本発明に係る可変舵角比操舵装置1は、ハンドルである
ステアリングホイール2から操舵輪W,Wに至るステア
リング系Sに設けられた可変舵角比装置10と、車速に
基づいて可変舵角比装置10を制御する制御装置60を
備えている。
【0015】ステアリング系Sにおいて、ステアリング
ホイール2に一体的に設けられたステアリング軸3は、
自在継ぎ手4A,4Bを有する連結軸4を介して可変舵
角比装置10の入力軸へ連結されている。可変舵角比装
置10は、入力軸の回転角度αに対する出力軸の回転角
度βの比β/αを連続的に可変できるものを用いてい
る。可変舵角比装置10の出力軸にはピニオン5が設け
られており、このピニオン5とラック軸6のラック歯と
を噛み合わせることによって、出力軸の回転運動をラッ
ク軸6の直線運動(L)へ変換し、ラック軸6の直線運
動をタイロッド7,7およびナックルアームを介して操
舵輪W,Wの転舵運動(T)へ変換する。
【0016】また、ラック軸6の側方には、補助操舵ト
ルクを発生させるための電動パワーステアリング装置
(以下「EPS」という)用の電動機(以下「EPS電
動機」という)8が、ラック軸6と同軸上に配設されて
いる。そして、EPS電動機8の回転がラック軸6と同
軸に設けられたボールネジ機構9を介して推力に変換さ
れ、この推力をラックボールネジ軸9Aに作用させてい
る。
【0017】次に、本発明に係る可変舵角比装置の一具
体例の構造について説明する。図2は可変舵角比装置の
正断面図、図3は可変舵角比装置の軸部の分解斜視図、
図4は図2のA−A線断面図である。
【0018】図2に示すように、入力軸11は、玉軸受
け12を介して上部ケーシング13aに回動自在に支持
された支持部材14の偏心位置に、玉軸受け15を介し
て回転自在に支持されている。入力軸11の下部ケーシ
ング13b内に突入した端部には、出力軸17に回転力
を伝達するカップリング16が入力軸11に一体形成さ
れている。また、入力軸11は、図1に示す連結軸4に
接続されており、ステアリングホイール2を回転させる
ことによって、連結軸4を介して入力軸11が回転する
ようになっている。
【0019】また、出力軸17は、一対の玉軸受け18
a,18bを介して下部ケーシング13bに回動自在に
支持されている。この出力軸17には、ラック軸6に噛
み合ったピニオン5が一体形成されている。下部ケーシ
ング13b内には、出力軸17の端部が突入しており、
出力軸17の端部における出力軸17の中心から偏心し
た位置には中間軸19が突設されている。この中間軸1
9と入力軸11に一体形成されたカップリング16との
間が、平型ニードル軸受け20を介在させたスライダ2
1と円錐ころ軸受け22とを介して互いに連結されてい
る。さらに、入力軸11と上部ケーシング13aとの間
には、可撓性の筒状部を有するシール部材35が設けら
れている。このシール部材35によって可変舵角比装置
10内の気密が保持されている。
【0020】図3に示すように、カップリング16の下
面には、下方が拡開し、かつ開放した台形断面の溝23
が形成されている。この溝23に対して、一対の平型ニ
ードル軸受け20を介在させたスライダ21が、この溝
23の互いに対向する斜面を摺動するように係合してい
る。また、スライダ21の下面の中心部には、円錐ころ
軸受け22を介して相対回動可能となるように、中間軸
19が係合している。
【0021】図2に示すように、下部ケーシング13b
には、出力軸17の下端を支持する玉軸受け18bのア
ウタレースに当接するアジャストねじ24が螺着されて
いる。このアジャストねじ24を適宜に締め込むことに
より、ピニオン5が軸線方向に押圧され、カップリング
16を介した入力軸11と出力軸17との間に適度なプ
リロードが与えられる。このようにしてカップリング1
6のがたを除去して連結剛性を向上させることができ
る。
【0022】図4に示すように、支持部材14の外周部
の一部には、扇型の部分的ウォームホイル25が設けら
れている。この部分的ウォームホイル25には、ウォー
ム減速機構26を介して電動機であるモータ27によっ
て駆動されるウォーム28が噛み合っている。そして、
モータ27を回転させることによって、支持部材14に
対して所定の角度範囲にわたって回転運動を与えること
ができるようになっている。なお、ウォーム28は、偏
心カムを応用したバックラッシュ除去部材29を介して
上部ケーシング13aに支持されている。このバックラ
ッシュ除去部材29の端部に形成された六角孔30に六
角棒レンチを係合させて、この六角棒レンチを上部ケー
シング13aに対して回動させることにより、その軸芯
が移動して部分的ウォームホイル25との噛み合いが変
化するようになっている。また、ウォーム28の軸芯の
移動を許容するために、ウォーム28とウォーム減速機
構26との間は、オルダム継ぎ手31を介して連結され
ている。
【0023】上部ケーシング13aには、支持部材14
の上面に突設されたピン32に係合する差動トランスな
どからなる変位センサ33が取り付けられており、この
変位センサ33は、支持部材14の回動角度を検出して
いる。変位センサ33によって検出される支持部材14
の回動量、即ち、支持部材14に支持された入力軸11
の偏心量信号(実偏心量)33aを制御装置60内の実
舵角比入力回路68に出力している。
【0024】制御装置60内のメインCPU61(図
7)は、車速に基づいて設定した舵角比(目標舵角比)
に対応する目標偏心量と、変位センサ33によって検出
した実偏心量(実舵角比に相当)33aとを一致させる
ように、フィードバック制御によってモータ27の運転
を行っている。
【0025】続いて、可変舵角比装置の作動原理につい
て説明する。図5は可変舵角比装置の作動原理を示す説
明図、図6は可変舵角比装置の舵角比特性を示す入出力
角特性図である。
【0026】図5に示すように、入力軸11の回転中心
をA、出力軸17の回転中心をB、中間軸19の作用点
をCとする。また、BC間寸法をb、入力軸11と出力
軸17との間の偏心量(AB間寸法)をaとし、入力軸
11の回転角度(ハンドル操舵角)をα、出力軸17の
回転角度(ピニオン回転角)をβとする。このとき、
b・sinβ=(b・cosβ−a)tanα
であるから、
α=tan-1(b・sinβ/(b・cosβ−a))
で表わされる。
【0027】ドライバがステアリングホイール2を操作
することによって入力軸11を回転させると、中間軸1
9は、入力軸11のカップリング16のスライダ21と
の係合により、出力軸17の軸心回りでクランク回転す
る。たとえば、図5に示すように、入力軸11の回転角
度α1を90度とした場合には、出力軸17の回転角度
β1は、図5に示すようになる。
【0028】ここで、支持部材14を回動させると、支
持部材14の偏心カム作用により、図3および図4で符
号A0〜A2で示した範囲で入力軸11の軸心が変化す
る。入力軸11の軸心の変化によって、入出力軸間の偏
心量aを適宜に定めて入力軸11と出力軸17との軸心
同士を互いに偏心させると、入力軸11と出力軸17と
の回転角が不一致となる。しかも、入力軸11を等角度
ずつ回転させた際の出力軸17の角度変化が漸進的に増
大することになる(図6の実線a1,a2参照)。
【0029】そして、入力軸11と出力軸17との軸心
の偏心量aを、a2〜a0(a2>a1>a0=0)の
範囲で連続的に変化させると、入力軸11の回転角度に
対する出力軸17の回転角度の割合β/α、すなわち実
用上の舵角比を連続的に変化させることができる。い
ま、入出力軸間の偏心量aを大きくすると、入力角αに
対する出力角βの変化率漸進性が高まり、入出力軸間の
偏心量aを0にすれば、図6に一点鎖線(a0)で示す
ように、入力角αと出力角βとは等しくなる。
【0030】この舵角比の変化を、たとえば低速走行域
ではa0側に、高速走行域ではa2側になるように制御
すると、低速走行域ではハンドルの操舵角度αに対する
ラックストロークを在来の操舵装置に比して大きく設定
して、より一層敏感(クイック)な特性を実現できる。
また、高速走行域ではハンドルの操舵角度αに対するラ
ックストロークを在来の操舵装置に比して小さく設定し
て、より一層鈍感(ダル)な特性を実現できる。したが
って、実用上のハンドル操舵角と走行速度との関係を、
フラットな特性とすることができる。
【0031】続いて、本発明に係る可変舵角比操舵装置
における制御装置について説明する。図7に示すよう
に、制御装置60は、通常時に使用するメインCPU6
1と、メインCPU61との間で相互に故障検出を行う
サブCPU62を有しており、さらには、メインCPU
61またはサブCPU62が故障したときに使用するバ
ックアップCPU63を有している。これらメインCP
U61、サブCPU62およびバックアップCPU63
はそれぞれ切替回路64に接続されている。
【0032】また、切替回路64は、電動機駆動回路6
5に接続されているとともに図示しない切替スイッチを
有しており、メインCPU61から出力される電動機駆
動信号61aとバックアップCPU63から出力される
電動機駆動信号86aのいずれを電動機駆動回路65に
出力するかを切り替えている。電動機駆動回路65は、
4個のFETのスイッチング素子からなるブリッジ回路
で構成され、図示しないバッテリ電源に接続されてお
り、切替回路64からの信号に基づいて、モータ27に
電流を供給してモータ27を駆動するものである。
【0033】メインCPU61およびサブCPU62
は、EPS電動機8を駆動するためのゲート駆動回路6
6を介してEPS電動機駆動回路67に接続されてい
る。EPS電動機駆動回路67は、4個のFETのスイ
ッチング素子からなるブリッジ回路で構成され、図示し
ないバッテリに接続されており、メインCPU61から
のEPS駆動信号61bに基づいて、EPS電動機8に
電流を供給してEPS電動機8を駆動するものである。
さらに、EPS電動機駆動回路67とEPS電動機8の
間には、EPS電動機8に供給される電流を検出する電
動機電流検出手段71が設けられている。この電動機電
流検出手段71によって検出されたEPS電動機8の電
流は、メインCPU61に出力され、フィードバック制
御に用いられる。
【0034】また、制御装置60には、実舵角比入力回
路68が設けられている。実舵角比入力回路68は、変
位センサ33によって検出された入力軸11(図2)の
実舵角比の変位量をメインCPU61、サブCPU6
2、およびバックアップCPU63に出力するものであ
る。他方、制御装置60は、操舵トルク入力回路69A
および車速入力回路69Bを備えている。操舵トルク入
力回路69Aは、操舵トルクセンサTSからのトルク信
号TaをメインCPU61およびサブCPU62に出力
している。また、車速入力回路69Bは、車速センサV
Sからの車速信号VaをメインCPU61、サブCPU
62、およびバックアップCPU63にそれぞれ出力し
ている。
【0035】制御装置60におけるメインCPU61
は、通常時、可変舵角比装置10の制御を行うととも
に、EPSの制御も行っている。また、サブCPU62
との間、およびバックアップCPU63との間で相互に
故障を検出するために監視を行っている。また、サブC
PU62は、通常時はメインCPU61との間で相互に
監視を行っており、メインCPU61またはサブCPU
62に故障が検出された場合にはその機能を停止させ
る。
【0036】バックアップCPU63は、メインCPU
61またはサブCPU62に故障が生じたときに使用さ
れるものであり、通常時はメインCPU61に故障が生
じたときに行う制御の準備をしている。メインCPU6
1が故障したときの具体的な制御としては、舵角比が最
小となるようにモータ27を駆動する。本実施形態で
は、メインCPU61において、可変舵角比装置10の
制御を行うとともに、EPSの制御をも行っているの
で、メインCPU61が故障すると、EPSの制御も停
止する。EPSの制御が停止したままドライバがステア
リングホイール2を回転させようとすると、大きな力を
必要とする。このとき、可変舵角比操舵装置10におい
ては、舵角比が小さな方がステアリングホイール2を回
転させる際にドライバに要求される力が小さくて済む。
したがって、メインCPU61が故障した際には、ドラ
イバの負担を軽減するために、バックアップCPU63
によって、舵角比が最小となるように一律的にモータ2
7を駆動するようにしている。
【0037】このバックアップCPU63の構成につい
て図8を参照して説明すると、バックアップCPU63
は、目標偏心量決定部81と、偏差演算部82と、PI
D制御部83と、PWM信号生成部84と、PWM信号
監視部85と、ゲート駆動回路部86とを有している。
【0038】目標偏心量決定部81は、舵角比が最小と
なる可変舵角比装置10の偏心量を設定するテーブルを
備え、最小舵角比を得るための可変舵角比装置10の目
標偏心量信号81aを出力する。偏差演算部82は、目
標偏心量信号81aと変位センサ33によって検出され
た実偏心量(実舵角比に相当)33aとの偏差を求め偏
差信号82aを出力する。PID制御部83は、偏差信
号82aに対して比例,積分,微分等の処理を施し、偏
差をゼロに近づけるためにモータ27に供給する電流の
向きと電流値とを示す駆動制御信号83aを生成して出
力する。PWM信号生成部84は、駆動制御信号83a
に基づいてモータ27をPWM運転するためのPWM
(パルス幅変調)信号84aを生成してPWM信号監視
部85およびゲート駆動回路部86に出力する。
【0039】PWM信号監視部85は、PWM信号84
aのデューティ比を監視しており、PWM信号84aの
デューティ比に基づいて、後に説明する所定の条件が満
たされたときにゲート駆動回路部86に禁止信号85a
を出力する。ゲート駆動回路部86は、PWM信号84
aに基づいて電動機駆動回路65の各FETのゲートを
駆動して各FETをスイッチング駆動するための電動機
駆動信号86aを切替回路64に出力する。図7に示す
メインCPU61やサブCPU62が故障して、切替回
路64において、バックアップCPU63の信号が電動
機駆動回路65に供給されるように切り替えられたら、
ゲート駆動回路部86から出力される電動機駆動信号8
6aが切替回路64を介して電動機駆動回路65に供給
される。そして、ゲート駆動回路部86は、PWM信号
84aに基づいて電動機駆動回路65の各FETのゲー
トを駆動して各FETをスイッチング駆動する。
【0040】続いて、本実施形態に係る可変舵角比操舵
装置1における可変舵角比装置10の制御について、図
7および図8を参照して説明する。制御装置60では、
メインCPU61、サブCPU62、バックアップCP
U63のそれぞれにおいて個々の処理が行われている。
これらの処理について具体的に説明すると、メインCP
U61においては、通常の走行時には、車速センサVS
からの車速信号Vaに基づいて、可変舵角比装置10の
目標舵角比が設定される。また、変位センサ33から出
力される偏心量信号(実偏心量)33aと目標舵角比を
比較して、モータ27の駆動量を算出する。このモータ
27の駆動量に見合った電流を供給するように、電動機
駆動信号61aを生成し、電動機駆動信号61aを切替
回路64に出力している。通常には、切替回路64にお
いては、メインCPU61からの電動機駆動信号61a
が電動機駆動回路65に出力される。電動機駆動回路6
5においては、切替回路64を介して出力される電動機
駆動信号61aに基づいて、モータ27を駆動して、可
変舵角比装置10の舵角比を設定する。モータ27の駆
動により舵角比が設定されると、可変舵角比装置10の
偏心量が変位センサ33で検出される。変位センサ33
によって検出された偏心量信号33aは、実舵角比入力
回路68に出力され、実舵角比入力回路68からメイン
CPU61に出力され、フィードバック制御に用いられ
る。
【0041】また、メインCPU61は、サブCPU6
2との間で相互監視を行っており、メインCPU61ま
たはサブCPU62のいずれかに故障が検出された場合
には、メインCPU61およびサブCPU62の機能が
停止する。メインCPU61およびサブCPU62の機
能が停止すると、メインCPU61およびサブCPU6
2から切替回路64に入力される状態信号61b,62
b(正常時1、故障時0)が0となる。
【0042】切替回路64においては、メインCPU6
1およびサブCPU62から出力される状態信号が0に
なることによって、メインCPU61またはサブCPU
62の故障を検出する。メインCPU61またはサブC
PU62の故障が検出されると、切替回路64が作動し
て、バックアップCPU63からの電動機駆動信号86
aが切替回路64を介して電動機駆動回路65に出力さ
れるようになる。
【0043】バックアップCPU63では、メインCP
U61またはサブCPU62に故障が生じているか否か
に拘らず同様の処理がなされている。このバックアップ
CPU63における処理について説明すると、バックア
ップCPU63では、目標偏心量設定部81において可
変舵角比装置10における可変舵角比が最小となるよう
に目標偏心量が設定されている。目標偏心量設定部81
からは目標偏心量信号81aが偏差演算部82に出力さ
れている。また、変位センサ33で検出された可変舵角
比装置10の偏心量は変位センサ33によって検出され
ており、変位センサ33からは偏心量信号33aが実舵
角比入力回路68に出力されている。偏心量信号33a
は、実舵角比入力回路68を介して、バックアップCP
U63における偏差演算部82に出力される。偏差演算
部82では、目標偏心量信号81aと偏心量信号33a
の偏差を求めて、偏差信号82aをPID制御部83に
出力する。PID制御部83は、偏差信号82aに対し
て比例,積分,微分等の処理を施し、偏差をゼロに近づ
けるためにモータ27に供給する電流の向きと電流値と
を示す駆動制御信号83aを生成してPWM信号生成部
84に出力する。PWM信号生成部84は、駆動制御信
号83aに基づいてモータ27をPWM運転するための
PWM信号84aを生成する。このPWM信号84aを
PWM信号監視部85およびゲート駆動回路部86に出
力する。
【0044】PWM信号監視部85は、PWM信号生成
部84から出力されたPWM信号84aに基づいて、こ
のPWM信号84aが電動機駆動回路65に出力された
ときに、電動機駆動回路65からモータ27に供給され
る電流の向きおよび電流値を検出する。具体的には、P
WM信号84aのデューティ比を検出するとともに、P
WM信号84aを入力している時間を測定する。そし
て、PWM信号84aのデューティ比から、モータ27
に供給されるべき電流値を検出する。その結果、たとえ
ばデューティ比が50%以上となっている時間が500
msを超えた場合には、ゲート駆動回路部86に対し
て、禁止信号85aをたとえば500msの間出力す
る。そして、禁止信号85aを出力し始めてから500
msが経過したら、禁止信号85aの出力を停止する。
禁止信号の出力を禁止し始めたら、再びPWM信号84
aのデューティ比が50%以上となっている時間の計測
を開始する。その後、PWM信号84aのデューティ比
が50%以上となっている時間が500msを超えた時
点で、禁止信号85aの出力を開始する。以後、同様の
工程を繰り返す。
【0045】ゲート駆動回路部86は、PWM信号生成
部84から出力されたPWM信号84aに基づいて、電
動機駆動回路65の各FETのゲートをスイッチング駆
動するための電動機駆動信号86aを生成する。このと
き、PWM信号監視部85から禁止信号85aが出力さ
れていない場合には電動機駆動信号86aを切替回路6
4に出力する。一方、PWM信号監視部85から禁止信
号85aが出力されている場合には電動機駆動信号86
aの出力が停止される。
【0046】このようにして、バックアップCPU63
からは、電動機駆動信号86aが切替回路64に出力さ
れている。切替回路64では、通常時にはメインCPU
61からの電動機駆動信号61aが電動機駆動回路65
に出力されるので、バックアップCPU63から出力さ
れた電動機駆動信号86aが電動機駆動回路65に出力
されることはない。これに対して、メインCPU61ま
たはサブCPU62に故障が生じた場合には、バックア
ップCPU63のゲート駆動回路部86から出力された
電動機駆動信号86aが電動機駆動回路65に出力され
る。電動機駆動回路65においては、切替回路64を介
して出力される電動機駆動信号86aに基づいて、モー
タ27を駆動して、舵角比が小さくなる方向に可変舵角
比装置10を移行させる。
【0047】ここで、PWM信号監視部85から禁止信
号85aがゲート駆動回路部86に出力されているとき
には、モータ27が駆動しないようになっている。PW
M信号監視部85が禁止信号85aを出力するのは、P
WM信号84aのデューティ比が50%以上となってい
るのが500msを超えたとき、換言すれば、所定の電
流がモータ27に供給されてモータ27が大きな熱を持
ち始めるときである。ここで、禁止信号85aがPWM
信号監視部85からゲート駆動回路部86に出力され、
その結果としてモータ27に対する電流の供給が停止さ
れモータ27が停止する。モータ27が停止することに
よって、大きな熱を持ち始めたモータ27が冷却され、
モータ27の熱による電動機駆動回路65におけるFE
Tの故障を防止することができる。しかも、FET自身
にも電流が流れ続けるのではなく、所定供給時間の間、
電流が流れた後、所定停止時間の間は電流が流れない。
このため、所定停止時間の間にFET自身の冷却を図る
ことができ、発熱に起因するFETの故障を防止するこ
とができる。
【0048】また、可変舵角比装置10を速やかに移行
させるために、禁止信号85aが500ms出力された
時点で、禁止信号85aの出力を停止する。禁止信号8
5aの出力が停止されたら、モータ27が再び駆動し始
め、可変舵角比が小さくなる方向に可変舵角比装置10
を移行させ始める。そして、所定の電流値によるモータ
27の駆動時間が500msを超えたら、換言すればデ
ューティ値が50%以上のPWM信号84aが出力され
る時間が500msを超えたら、PWM信号監視部85
から禁止信号85aがゲート駆動回路部86に出力され
る。その結果、電動機駆動回路65への電動機駆動信号
86aの出力が停止され、モータ27が停止する。以
後、この手順を繰り返すことによって、モータ27への
電流の供給と停止を繰り返すことができる。このように
して、モータ27の駆動と停止を繰り返すので、モータ
27が駆動し始めることが多くなる。したがって、モー
タ27におけるエネルギ効率のよい部分を効果的に活用
することができる。
【0049】このようにして、PWM信号監視部85か
ら禁止信号85aを出力したり禁止信号85aの出力を
停止したりすることによって、モータ27への電流の供
給と停止を繰り返す制御を行うことができる。
【0050】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものでは
ない。たとえば、モータへの電流の供給と停止を繰り返
す制御にPWMのデューティ比を用いたが、モータに流
れる電流を電流検出手段によって検出し、所定の大きさ
の電流が流れたら、電流の供給を停止するような制御を
行うことができる。また、変位センサ33aからの信号
に基づき、モータ27の速度を演算し、モータ27の速
度が所定値以上の時には禁止信号85aを出力しないと
いう条件を追加してもよい。さらに、前記実施形態で
は、可変舵角比装置の制御とともにEPSの制御も行っ
ているが、可変舵角比装置の制御のみを行う態様とする
こともできる。
【0051】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、電動機
およびその周辺が高温になるのを防止することができる
ため、電動機やFET自身の発熱に起因するFETの故
障などを防止することができる。また、電動機における
エネルギ効率のよい部分を効果的に活用することが可能
となるDescription: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle by a driver.
Suitable steering angle depending on the driving
The steering angle ratio (hereinafter referred to as “steering angle ratio”) of the steered wheels
Variable steering angle ratio steering system that can be dynamically set
You. 2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle is used to assist a driver in driving.
As a steering device, it corresponds to the surrounding environment of the vehicle
One that automatically sets the steering angle ratio is known. Only
In this vehicle steering system, the driver's intention
It was not possible to set the steering angle ratio in accordance with. Accordingly, the present applicant has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-789.
No. 44 discloses a variable steering angle ratio steering device for a vehicle
are doing. The variable rudder ratio steering device of this vehicle includes a steering wheel.
Variable steering angle ratio device that can change the amount of rotation of the steered wheels with respect to
To control this variable steering angle ratio device.
It has a control device. Also, variable steering angle ratio device
Is equipped with an electric motor for varying the steering angle ratio. [0004] Then, depending on the vehicle speed, etc.,
Change the amount of steering wheel rotation to
This automatically sets the steering angle ratio. For example,
When traveling lightly on mountain roads where the
Increase the ratio. Conversely, almost on expressways
When traveling at constant speed, make sure that the steering angle ratio is small.
And make sure to set the rudder angle ratio appropriate for each case.
ing. [0005] The prior art disclosed in the above publication
Control unit in the variable steering angle ratio steering system
Circuit (hereinafter referred to as “CPU”),
If a failure occurs in this CPU, the variable steering ratio
The arrangement does not work, causing various inconveniences. like this
In order to avoid inconvenience, for example, two CPUs are provided.
One as the main CPU and the other as the backup CP
U. Normally, the main CPU is used.
Backup CPU in case of failure
Can be used. Such variable steering angle ratio steering
When the backup CPU is used in the device
The main CPU has failed and cannot be used. I
Therefore, to ensure the operability of the vehicle,
In the up CPU, the motor is driven and the steering angle ratio is uniformly determined.
Control to shift the variable steering angle ratio device in the direction in which
Done. Here, the motor is driven to reduce the steering angle ratio.
When trying to move the variable rudder ratio device in the direction
Drive the motive and change to the position where the steering angle ratio becomes the largest
If the steering angle ratio device is located,
For example, it must be moved for about 7 to 10 seconds. this
When the motor is operated for a long time, the motor generates heat,
A drive that supplies current to drive the periphery of the motive or the motor
Field effect transistor (hereinafter referred to as “FET”)
) May be broken. And in this case
Current flows through the FET because the current continues to flow through the FET itself.
The FET generates heat due to the overcurrent, which is caused by the FET.
In some cases, this could lead to disability. When driving the motor, the motor is
The energy efficiency is highest when driving is started. Only
When the motor is driven continuously, the energy in the motor
Unable to effectively use lugi efficient parts
There was a problem. Therefore, an object of the present invention is to provide a variable steering angle ratio steering.
When driving the motor in the device, the motor and FET
Prevents failure of FETs etc. due to heat generation of the body
Another object is to efficiently drive an electric motor. [0009] The present invention has solved the above-mentioned problems.
Akira sought a steering system from the steering wheel to the steered wheels.
Variable steering angle that can change the ratio of the steering angle of the steered wheel to the dollar
And a control device for controlling the variable steering angle ratio device.
Variable steering angle ratio steering device comprising a control device
The variable steering angle ratio device is configured to control the steering with respect to the steering wheel.
An electric motor for varying the ratio of the steered angles of the wheels;
The control device consists of a main CPU that is normally used and a main CPU.
Backup CPU to be used when the CPU fails
And the backup CPU has the
When the in-CPU fails, the motor is driven.
The steering angle of the steered wheels with respect to the operation amount of the steering wheel
The variable steering angle ratio device is shifted in a direction in which the ratio of
Control while driving the electric motor.
Current was supplied to the motor for a predetermined supply time.
After that, the current supply is stopped for a predetermined stop time, and
Supply current for a certain time and stop the current for a predetermined stop time.
Variable steering angle ratio steering device that performs return control
is there. In the present invention, when the main CPU fails,
The backup motor drives the motor
The steering angle of the steered wheels with respect to the steering amount is small.
Control is performed to shift the steering angle ratio device in the following direction. This and
When driving the motor,
After supplying the current for the supply time, supply the current for the predetermined stop time.
Stop and then supply current for a predetermined supply time and stop for a predetermined time
Control to repeat the stop of the current for a time is performed. Therefore,
When the motor temperature rises by supplying current for a predetermined supply time
Even if the motor is stopped for the next predetermined stop time,
Therefore, the electric motor is cooled during the predetermined stop time.
Therefore, it is possible to prevent the motor and its surroundings from becoming hot.
Of the FET due to the heat generated by the motor
Failure can be prevented. In addition, FET itself
Current does not continue to flow,
After the flow, the current does not flow for a predetermined stop time. This
Therefore, it is necessary to cool the FET itself during the predetermined stop time.
To prevent failure of the FET due to heat generation
Can be. In addition, the driving and stopping of the motor are repeated.
Therefore, the motor often starts to drive. Accordingly
The energy-efficient part of the motor
Can be used. In the present invention, the “predetermined supply time” and
And "predetermined stop time" are set to appropriate times
For example, "predetermined supply time" and "predetermined stop
Stop time "can be set to 500ms
You. In addition, "predetermined supply time" and "predetermined stop time"
Do not need to be set to the same length.
"Supply time" is 500ms, "predetermined stop time" is 300ms
Can also be set to Furthermore, "predetermined supply time"
And "predetermined stop time" does not need to be set constant,
For example, "predetermined supply time" and "predetermined stop time"
Set to shift appropriately between 300 and 500 ms
You can also. In addition, the current supply for a predetermined supply time and the predetermined stop
The control to repeat the stop of the current during the stop time is performed by the main CPU.
It can be performed whenever a failure occurs.
Alternatively, the duty ratio of the current supplied to the motor is detected.
And the duty ratio of this current is equal to or greater than a predetermined value, for example,
50% or more of the time is more than a certain time, for example, 50
When the time is 0 ms or more, the current supply is stopped.
After that, control to repeat current supply and stop
Is also good. In addition, this control is controlled by the duty ratio of the current.
An embodiment in which the process is repeated until the value becomes equal to or less than a predetermined value, for example, 50% or less.
It can also be. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
This will be described in detail with reference to planes. First, the present invention
The overall configuration of such a variable steering angle ratio steering device will be described. Figure 1
1 is an overall configuration diagram of a variable steering angle ratio steering device according to the present invention.
The variable steering angle ratio steering device 1 according to the present invention is a steering wheel.
Steering from steering wheel 2 to steered wheels W, W
The variable steering angle ratio device 10 provided in the ring system S and the vehicle speed
A control device 60 for controlling the variable steering angle ratio device 10 based on
Have. In the steering system S, the steering system
The steering shaft 3 provided integrally with the wheel 2
Variable rudder via connecting shaft 4 having universal joints 4A and 4B
It is connected to the input shaft of the angle ratio device 10. Variable steering angle ratio
Is the rotation angle of the output shaft with respect to the rotation angle α of the input shaft.
That can continuously vary the ratio β / α of the degree β
You. A pinion 5 is provided on the output shaft of the variable steering angle ratio device 10.
The pinion 5 and the rack teeth of the rack shaft 6
By engaging the
To the linear motion (L) of the rack shaft 6 and the linear motion of the rack shaft 6
Movement is controlled via the tie rods 7, 7 and the knuckle arm.
The steering wheel W is converted into a steering motion (T). An auxiliary steering wheel is provided beside the rack shaft 6.
Electric power steering device for generating lux
(Hereinafter referred to as “EPS”) motor (hereinafter referred to as “EPS
8) is arranged coaxially with the rack shaft 6.
I have. The rotation of the EPS motor 8 is the same as that of the rack shaft 6.
It is converted to thrust through a ball screw mechanism 9 provided on the shaft.
This thrust is applied to the rack ball screw shaft 9A.
You. Next, one embodiment of the variable steering angle ratio device according to the present invention.
The structure of a body example will be described. FIG. 2 shows the variable steering angle ratio device.
FIG. 3 is an exploded perspective view of a shaft portion of the variable steering angle ratio device,
FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIG. 2, the input shaft 11 is a ball bearing.
Rotatably supported on the upper casing 13a via the bracket 12
Via the ball bearing 15 at the eccentric position of the support member 14
Supported rotatably. Lower case of input shaft 11
At the end protruding into the ring 13b, a rotational force is applied to the output shaft 17.
The coupling 16 for transmitting the force is integrally formed with the input shaft 11.
Have been. The input shaft 11 is connected to the connecting shaft 4 shown in FIG.
Connected and rotate the steering wheel 2
As a result, the input shaft 11 rotates via the connection shaft 4.
It has become. The output shaft 17 has a pair of ball bearings 18.
a, 18b to be rotatable to the lower casing 13b
Supported. The output shaft 17 meshes with the rack shaft 6.
The matched pinions 5 are integrally formed. Lower case
The end of the output shaft 17 protrudes into the ring 13b.
Eccentric from the center of the output shaft 17 at the end of the output shaft 17
An intermediate shaft 19 is protrudingly provided at the closed position. This intermediate shaft 1
9 and a coupling 16 formed integrally with the input shaft 11.
The slider 2 has a flat needle bearing 20 interposed therebetween.
1 and a tapered roller bearing 22
You. Further, between the input shaft 11 and the upper casing 13a.
Is provided with a sealing member 35 having a flexible tubular portion.
Have been. The variable steering angle ratio device is provided by the seal member 35.
The airtightness in 10 is maintained. As shown in FIG.
In the surface, a groove 23 having a trapezoidal cross section which is open at the bottom and open
Are formed. A pair of flat type d
The slider 21 with the idle bearing 20 interposed therebetween
23 are slidably engaged with each other on opposite slopes.
You. A tapered roller is provided at the center of the lower surface of the slider 21.
An intermediate shaft is provided so as to be relatively rotatable via the bearing 22.
19 are engaged. As shown in FIG. 2, the lower casing 13b
Of the ball bearing 18b supporting the lower end of the output shaft 17
The adjustment screw 24 that comes into contact with the lace is screwed
I have. Tightening this adjustment screw 24 appropriately
The pinion 5 is pressed in the axial direction,
Between the input shaft 11 and the output shaft 17 via the
Reload is given. Coupling 1 in this way
6 Removes backlash and improves connection rigidity
You. As shown in FIG. 4, an outer peripheral portion of the support member 14 is provided.
Is partially equipped with a fan-shaped partial worm wheel 25
Have been. This partial worm wheel 25 has a warm
A motor 27 as an electric motor
Driven worm 28 is engaged. And
By rotating the motor 27, the support member 14
Giving rotational movement over a predetermined angular range
Is available. Note that the worm 28 is
Through a backlash removing member 29 using a core cam
It is supported by the upper casing 13a. This buckler
The hexagonal hole 30 formed at the end of the
Engage the hex wrench and attach the hex wrench to the upper
By rotating with respect to the thing 13a, its axis
Moves and the engagement with the partial worm wheel 25 changes.
It is becoming. In addition, the shaft of the worm 28
Worm 28 and worm reducer to allow movement
The structure 26 is connected via an Oldham coupling 31.
ing. The upper casing 13a includes a support member 14
A differential transformer that engages with pins 32 projecting from the upper surface of the
A displacement sensor 33 is attached.
The displacement sensor 33 detects the rotation angle of the support member 14 and
I have. Support member 14 detected by displacement sensor 33
Of the input shaft 11 supported by the support member 14
Of the eccentricity amount signal (actual eccentricity amount) 33a
It is output to the steering angle ratio input circuit 68. The main CPU 61 in the control device 60 (FIG.
7) is the steering angle ratio (target steering angle ratio) set based on the vehicle speed
Detected by the displacement sensor 33 and the target eccentricity corresponding to
With the actual eccentric amount (corresponding to the actual steering angle ratio) 33a
Thus, the operation of the motor 27 is controlled by the feedback control.
It is carried out. Next, the operating principle of the variable steering angle ratio device will be described.
Will be explained. FIG. 5 is a view showing the operation principle of the variable steering angle ratio device.
FIG. 6 is an input / output showing the steering angle ratio characteristics of the variable steering angle ratio device.
It is an angle characteristic figure. As shown in FIG. 5, the rotation center of the input shaft 11 is
A, the center of rotation of the output shaft 17 is B, and the action point of the intermediate shaft 19
Is C. The dimension between BC is b, the input shaft 11 and the output
The amount of eccentricity (dimension between AB) between the shaft 17 and the input shaft
The rotation angle (steering wheel steering angle) of the output shaft 17 is α.
The rotation angle (pinion rotation angle) is β. At this time, since b · sin β = (b · cos β−a) tan α, α = tan -1 (B · sin β / (b · cos β-a)). The driver operates the steering wheel 2
When the input shaft 11 is rotated by the
9 is a slider 21 of the coupling 16 of the input shaft 11
, The crank rotates around the axis of the output shaft 17.
You. For example, as shown in FIG.
When the angle α1 is 90 degrees, the rotation angle of the output shaft 17
β1 is as shown in FIG. Here, when the support member 14 is rotated,
3 and 4 by the eccentric cam action of the holding member 14.
The axis of the input shaft 11 changes within the range indicated by reference numerals A0 to A2.
You. Due to a change in the axis of the input shaft 11, the deviation between the input and output shafts is reduced.
The center a is appropriately determined and the axis of the input shaft 11 and the output shaft 17 is determined.
When they are eccentric to each other, the input shaft 11 and the output shaft 17
Are inconsistent with each other. Moreover, the input shaft 11 is equiangular
The angle change of the output shaft 17 when rotating each time gradually increases
(See solid lines a1 and a2 in FIG. 6). The axis of the input shaft 11 and the output shaft 17
Eccentricity a of a2 to a0 (a2>a1> a0 = 0)
When continuously changed in the range, the rotation angle of the input shaft 11
Ratio β / α of the rotation angle of the output shaft 17 to the
The utility steering angle ratio can be continuously changed. I
When the eccentricity a between the input and output axes is increased, the input angle α
The rate of change of the output angle β with respect to
If the amount of eccentricity a is set to 0, it is shown by a dashed line (a0) in FIG.
Thus, the input angle α and the output angle β are equal. The change in the steering angle ratio is determined, for example, in a low-speed running range.
Control to a0 side and to a2 side in high speed driving range
Then, in the low-speed driving range, the steering angle α
Rack stroke set larger than conventional steering system
Thus, more sensitive (quick) characteristics can be realized.
In the high-speed driving range, the steering angle α
The stroke is set smaller than the conventional steering system.
As a result, it is possible to realize a more insensitive (dull) characteristic. But
Therefore, the relationship between the steering wheel angle in practical use and the traveling speed is
Flat characteristics can be obtained. Subsequently, a variable steering angle ratio steering apparatus according to the present invention.
Will be described. As shown in FIG.
In addition, the control device 60 is provided with a main CPU 6 that is normally used.
1 and the main CPU 61 mutually detect a failure.
It has a sub CPU 62, and further has a main CPU
Used when the sub-CPU 61 or the sub CPU 62 fails.
A backup CPU 63. These main CPs
U61, sub CPU62 and backup CPU63
Are connected to the switching circuit 64, respectively. The switching circuit 64 includes the motor driving circuit 6
5 and a switch (not shown)
Motor drive output from the main CPU 61
Output from the backup signal 63 and the motion signal 61a.
Which of the motor drive signals 86a is sent to the motor drive circuit 65
Switching whether to output. The motor drive circuit 65 includes:
Bridge circuit consisting of four FET switching elements
And connected to a battery power source (not shown).
To the motor 27 based on the signal from the switching circuit 64.
The motor 27 is driven by supplying a current. Main CPU 61 and sub CPU 62
Is a gate drive circuit 6 for driving the EPS motor 8
6 to the EPS motor drive circuit 67.
You. The EPS motor drive circuit 67 has a switch of four FETs.
It consists of a bridge circuit consisting of
Not connected to the battery and from the main CPU 61
To the EPS motor 8 based on the EPS drive signal 61b of
The electric motor is supplied to drive the EPS motor 8.
Further, the EPS motor drive circuit 67 and the EPS motor 8
In the meantime, an electric power for detecting a current supplied to the EPS motor 8 is used.
Motive current detection means 71 is provided. This electric motor
Of the EPS motor 8 detected by the
The flow is output to the main CPU 61 and the feedback
Used for control. The control device 60 also includes an actual steering angle ratio input circuit.
A road 68 is provided. The actual steering angle ratio input circuit 68
Of the input shaft 11 (FIG. 2) detected by the position sensor 33.
The displacement amount of the actual steering angle ratio is determined by the main CPU 61 and the sub CPU 6.
2, and output to the backup CPU 63.
You. On the other hand, the control device 60 controls the steering torque input circuit 69A.
And a vehicle speed input circuit 69B. Steering torque input
The force circuit 69A is provided with a torque signal from the steering torque sensor TS.
No. Ta is output to the main CPU 61 and the sub CPU 62.
are doing. The vehicle speed input circuit 69B includes a vehicle speed sensor V
The main CPU 61 and the sub CPU
62 and the backup CPU 63 respectively.
ing. Main CPU 61 in control device 60
Normally controls the variable steering angle ratio device 10
In addition, EPS control is also performed. The sub CPU 62
And with the backup CPU 63
Monitoring is performed to detect failures. Also, sub C
The PU 62 is normally mutually connected with the main CPU 61.
Monitors the main CPU 61 or sub CPU
If a failure is detected at 62, the function is stopped.
You. The backup CPU 63 is a main CPU
Used when a failure occurs in the sub CPU 61 or the sub CPU 62.
Normally, a failure occurs in the main CPU 61.
I am preparing for the control to be performed when I run out. Main CPU6
As a specific control in the event of a failure, the steering angle ratio is
The motor 27 is driven to be small. In this embodiment
In the main CPU 61, the variable steering angle ratio device 10
Not only controls but also controls EPS.
If the main CPU 61 breaks down, the EPS control also stops.
Stop. Driver steers with EPS control stopped
When trying to rotate the ring wheel 2, a large force
I need. At this time, the variable steering angle ratio steering device 10
The smaller the steering angle ratio, the more the steering wheel 2
The force required of the driver when turning is small.
Therefore, when the main CPU 61 breaks down,
The backup CPU 63
The motor 2 so that the steering angle ratio is minimized.
7 is driven. The configuration of the backup CPU 63 will be described.
Referring to FIG. 8, the backup CPU 63
Is a target eccentricity determining unit 81, a deviation calculating unit 82, a PI
D control unit 83, PWM signal generation unit 84, PWM signal
It has a monitoring unit 85 and a gate drive circuit unit 86. The target eccentricity determining unit 81 determines that the steering angle ratio is the minimum.
Table for setting the amount of eccentricity of the variable steering angle ratio device 10
Of the variable steering angle ratio device 10 for obtaining the minimum steering angle ratio.
The eccentricity signal 81a is output. The deviation calculation unit 82
The eccentricity signal 81a is detected by the displacement sensor 33.
The deviation from the actual eccentric amount (corresponding to the actual steering angle ratio) 33a is calculated.
The difference signal 82a is output. The PID control section 83
No. 82a is subjected to processing such as proportionality, integration, and differentiation,
Of the current supplied to the motor 27 to make the difference close to zero.
A drive control signal 83a indicating the direction and the current value is generated and output.
Power. The PWM signal generation unit 84 outputs the drive control signal 83a
For performing PWM operation of the motor 27 based on the
(Pulse width modulation) Generate signal 84a and monitor PWM signal
The output is output to the section 85 and the gate drive circuit section 86. The PWM signal monitoring unit 85 outputs the PWM signal 84
monitoring the duty ratio of the PWM signal 84a.
Based on the duty ratio, a predetermined condition described later is satisfied.
When the gate drive circuit unit 86 receives the prohibition signal 85a
Is output. The gate drive circuit unit 86 outputs the PWM signal 84
The gate of each FET of the motor drive circuit 65 is
Motor for driving and switching driving of each FET
The drive signal 86a is output to the switching circuit 64. Shown in FIG.
If the main CPU 61 or the sub CPU 62 fails,
On the road 64, the signal of the backup CPU 63 is electrically driven.
Is switched to be supplied to the machine drive circuit 65,
Motor drive signal 8 output from gate drive circuit 86
6a is supplied to the motor drive circuit 65 via the switching circuit 64
Is done. Then, the gate drive circuit unit 86 outputs the PWM signal
The gates of each FET of the motor drive circuit 65 are
To drive each FET for switching. Subsequently, the variable steering angle ratio steering according to the present embodiment is described.
FIG. 4 is a diagram showing control of the variable steering angle ratio device 10 in the device 1.
7 and FIG. In the control device 60,
Main CPU 61, sub CPU 62, backup CP
Individual processing is performed in each of U63.
These processes will be described specifically.
In U61, during normal traveling, the vehicle speed sensor VS
Of the variable steering angle ratio device 10 based on the vehicle speed signal Va from the
The target steering angle ratio is set. Also, the output from the displacement sensor 33 is
The applied eccentricity signal (actual eccentricity) 33a and the target steering angle ratio
The drive amount of the motor 27 is calculated by comparison. This motor
Motor to supply a current corresponding to the drive amount of
Generates drive signal 61a and switches motor drive signal 61a
The signal is output to the circuit 64. Normally, the switching circuit 64
The motor drive signal 61a from the main CPU 61.
Is output to the motor drive circuit 65. Motor drive circuit 6
5, the electric motor output through the switching circuit 64
The motor 27 is driven based on the drive signal 61a,
The steering angle ratio of the steering angle ratio device 10 is set. Drive of motor 27
When the steering angle ratio is set by the movement, the variable steering angle ratio device 10
The amount of eccentricity is detected by the displacement sensor 33. Displacement sensor 33
The eccentricity amount signal 33a detected by the control is input to the actual steering angle ratio input.
Output from the actual steering angle ratio input circuit 68 to the main
Output to the CPU 61 and used for feedback control.
You. The main CPU 61 has a sub CPU 6
2 and the main CPU 61
Or when a failure is detected in any of the sub CPUs 62
Has the functions of the main CPU 61 and the sub CPU 62.
Stop. Main CPU 61 and sub CPU 62
When the function stops, the main CPU 61 and the sub CPU 6
Status signals 61b and 62 input from the second to the switching circuit 64
b (normal 1; fault 0) becomes 0. In the switching circuit 64, the main CPU 6
1 and the status signal output from the sub CPU 62 becomes 0
The main CPU 61 or the sub CPU
62 failures are detected. Main CPU 61 or sub C
When the failure of the PU 62 is detected, the switching circuit 64 operates.
The motor drive signal 86 from the backup CPU 63
a is output to the motor drive circuit 65 via the switching circuit 64.
Will be able to In the backup CPU 63, the main CP
Whether a failure has occurred in U61 or sub CPU62
Regardless, the same processing is performed. This backup
The processing in the CPU 63 will be described.
In the CPU 63, the target eccentricity setting unit 81
The variable steering angle ratio in the steering angle ratio device 10 is minimized.
Is set to the target eccentricity. Target eccentricity setting unit 81
Outputs the target eccentricity amount signal 81a to the deviation calculating section 82.
Have been. Also, the variable steering angle detected by the displacement sensor 33
The amount of eccentricity of the ratio device 10 is detected by the displacement sensor 33.
Eccentricity amount signal 33a from displacement sensor 33 is actually steered.
It is output to the angle ratio input circuit 68. Eccentricity signal 33a
Is connected to the backup CP via the actual steering angle ratio input circuit 68.
It is output to the deviation calculator 82 in U63. Deviation calculation
The unit 82 includes a target eccentricity amount signal 81a and an eccentricity amount signal 33a.
And the deviation signal 82a is sent to the PID control unit 83.
Output. The PID control unit 83 responds to the deviation signal 82a
Process such as proportional, integral, and derivative to reduce the deviation to zero.
Of the current supplied to the motor 27 and the current value
And a drive control signal 83a indicating
84. The PWM signal generation unit 84 outputs the drive control signal.
No. 83a for performing the PWM operation of the motor 27
A PWM signal 84a is generated. This PWM signal 84a is
Output to PWM signal monitor 85 and gate drive circuit 86
Power. The PWM signal monitor 85 generates a PWM signal.
Based on the PWM signal 84a output from the unit 84,
Is output to the motor drive circuit 65.
Sometimes, the electric power is supplied from the motor drive circuit 65 to the motor 27.
The current direction and current value. Specifically, P
While detecting the duty ratio of the WM signal 84a,
The time during which the WM signal 84a is being input is measured. Soshi
From the duty ratio of the PWM signal 84a, the motor 27
The current value to be supplied to the power supply is detected. As a result, even if
For example, the time when the duty ratio is 50% or more is 500
ms, the gate drive circuit unit 86
Output the prohibition signal 85a for, for example, 500 ms.
You. Then, after starting to output the prohibition signal 85a, 500
After the elapse of ms, the output of the inhibition signal 85a is stopped.
If the output of the inhibition signal starts to be inhibited, the PWM signal 84
Measurement of the time when the duty ratio of a is 50% or more
To start. Then, the duty ratio of the PWM signal 84a
Is more than 50% for more than 500ms
At this point, the output of the prohibition signal 85a is started. Hereafter, the same
Repeat the process. The gate drive circuit 86 generates a PWM signal.
Based on the PWM signal 84a output from the unit 84,
The gate of each FET of the motivation drive circuit 65 is switched
A motor drive signal 86a for operating the motor is generated. This and
The prohibition signal 85a is output from the PWM signal monitoring unit 85.
If not, the motor drive signal 86a is switched to the switching circuit 6
4 is output. On the other hand, the prohibition signal from the PWM signal monitoring unit 85
No. 85a is output, the motor drive signal 86
The output of a is stopped. Thus, the backup CPU 63
Output the motor drive signal 86a to the switching circuit 64.
Have been. In the switching circuit 64, the main CPU is normally used.
A motor drive signal 61a from the motor drive circuit 65
Output from the backup CPU 63.
Motor drive signal 86a is output to motor drive circuit 65
It will not be done. In contrast, the main CPU 61
If a failure occurs in the sub CPU 62,
Output from the gate drive circuit unit 86 of the CPU 63
The motor drive signal 86a is output to the motor drive circuit 65.
You. In the motor drive circuit 65,
Based on the motor drive signal 86a output
The steering angle is driven in the direction in which the steering angle ratio decreases.
The ratio device 10 is shifted. Here, the prohibition signal from the PWM signal monitoring unit 85 is output.
No. 85a is output to the gate drive circuit unit 86
, The motor 27 is not driven. PW
The reason that the M signal monitoring unit 85 outputs the inhibition signal 85a is the P signal
The duty ratio of the WM signal 84a is 50% or more
When the time exceeds 500 ms, in other words,
Current is supplied to the motor 27 so that the motor 27
It's time to start. Here, the prohibition signal 85a is PWM
Output from the signal monitoring unit 85 to the gate drive circuit unit 86,
As a result, the supply of current to the motor 27 is stopped.
The motor 27 stops. When the motor 27 stops
Therefore, the motor 27 that has started to have a large heat is cooled,
FE in the motor drive circuit 65 due to the heat of the motor 27
The failure of T can be prevented. And the FET itself
Current does not continue to flow, but during the predetermined supply time,
After the current flows, the current does not flow for a predetermined stop time.
Therefore, the FET itself is cooled during the predetermined stop time.
To prevent FET failure due to heat generation.
Can be. Further, the variable steering angle ratio device 10 is quickly shifted.
Signal 85a was output for 500 ms
At this point, the output of the prohibition signal 85a is stopped. Prohibition signal 8
When the output of 5a is stopped, the motor 27 starts driving again.
In order to reduce the variable steering angle ratio, the variable steering angle ratio device 10
Start migrating. And a motor having a predetermined current value.
If the drive time of the 27 exceeds 500 ms, in other words,
A PWM signal 84a having a duty value of 50% or more is output.
If the time exceeds 500 ms, the PWM signal monitoring unit 85
Outputs a prohibition signal 85a to the gate drive circuit 86.
You. As a result, the motor drive signal to the motor drive circuit 65
The output of 86a is stopped, and the motor 27 stops. Less than
Thereafter, by repeating this procedure, the motor 27
Supply and stop of current can be repeated. in this way
Then, the driving and stopping of the motor 27 are repeated.
27 starts to drive more often. Therefore,
Effective use of energy-efficient parts of
can do. In this way, the PWM signal monitor 85
Output the prohibition signal 85a or output the prohibition signal 85a
By stopping the motor, supply of electric current to the motor 27 is performed.
Control to repeat feeding and stopping can be performed. The preferred embodiment of the present invention has been described above.
As described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
Absent. For example, repeatedly supplying and stopping the current to the motor
Although the PWM duty ratio is used for control,
Current detected by the current detection means, and
Control to stop the current supply when the current of
It can be carried out. Also, a signal from the displacement sensor 33a
The speed of the motor 27 is calculated based on
When the degree is equal to or more than the predetermined value, the prohibition signal 85a must be output.
May be added. Further, in the above embodiment,
Performs EPS control as well as variable steering angle ratio control.
However, only the control of the variable steering angle ratio device is performed.
You can also. As described above, according to the present invention, the electric motor
And its surroundings can be prevented from becoming hot
As a result, the FET caused by the heat generated by the motor and the FET itself
Obstacles can be prevented. Also in motors
Effective use of energy-efficient parts
Becomes
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る可変舵角比操舵装置の全体
構成図である。
【図2】本実施の形態に係る可変舵角比装置の正断面図
である。
【図3】本実施の形態に係る可変舵角比装置の軸部の分
解斜視図である。
【図4】図2のA−A線断面図である。
【図5】本実施の形態に係る可変舵角比操舵装置の作動
原理を示す説明図である。
【図6】本実施の形態に係る可変舵角比操舵装置の舵角
比特性を示す入出力角特性図である。
【図7】本実施の形態に係る可変舵角比操舵装置の制御
装置のブロック構成図である。
【図8】本実施の形態に係るバックアップCPUの周辺
のブロック構成図である。
【符号の説明】
1 可変舵角比操舵装置
2 ステアリングホイール(ハンドル)
10 可変舵角比装置
27 モータ(電動機)
33 変位センサ
60 制御装置
61 メインCPU
62 サブCPU
63 バックアップCPU
64 切替回路部
65 電動機駆動回路部
84 PWM信号生成部
85 PWM信号監視部
S ステアリング系
W 操舵輪BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall configuration diagram of a variable steering angle ratio steering device according to the present embodiment. FIG. 2 is a front sectional view of the variable steering angle ratio device according to the embodiment. FIG. 3 is an exploded perspective view of a shaft portion of the variable steering angle ratio device according to the present embodiment. FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2; FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an operation principle of the variable steering angle ratio steering device according to the present embodiment. FIG. 6 is an input / output angle characteristic diagram showing a steering angle ratio characteristic of the variable steering angle ratio steering device according to the present embodiment. FIG. 7 is a block diagram of a control device of the variable steering angle ratio steering device according to the present embodiment. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration around a backup CPU according to the embodiment; [Description of Signs] 1 Variable steering angle ratio steering device 2 Steering wheel (handle) 10 Variable steering angle ratio device 27 Motor (electric motor) 33 Displacement sensor 60 Control device 61 Main CPU 62 Sub CPU 63 Backup CPU 64 Switching circuit unit 65 Electric motor Drive circuit unit 84 PWM signal generation unit 85 PWM signal monitoring unit S Steering system W Steered wheels
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−78943(JP,A) 特開2000−62632(JP,A) 特開 平11−78944(JP,A) 特開 平6−298105(JP,A) 特開 平2−258472(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 6/00 B62D 5/04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-11-78943 (JP, A) JP-A-2000-62632 (JP, A) JP-A-11-78944 (JP, A) JP-A-6-298105 (JP, A) JP-A-2-258472 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B62D 6/00 B62D 5/04
Claims (1)
系にハンドルに対する操舵輪の転舵角の比を変更可能な
可変舵角比装置を設けるとともに、この可変舵角比装置
を制御する制御装置を設けてなる可変舵角比操舵装置に
おいて、 前記可変舵角比装置は、前記ハンドルに対する前記操舵
輪の転舵角の比を可変するための電動機を備え、 前記制御装置は、通常時に使用するメインCPUと、こ
のメインCPUが故障したときに使用するバックアップ
CPUとを有しており、 前記バックアップCPUでは、前記メインCPUが故障
したときに、前記電動機を駆動させて、前記ハンドルの
操作量に対する前記操舵輪の転舵角の比が小さくなる方
向に前記可変舵角比装置を移行させる制御を行うととも
に、 前記電動機を駆動させるにあたり、前記電動機に対して
所定供給時間電流を供給した後、所定停止時間電流の供
給を停止し、以後、所定供給時間の電流の供給と、所定
停止時間の電流の停止を繰り返す制御を行うことを特徴
とする可変舵角比操舵装置。(57) [Claim 1] A variable steering angle ratio device capable of changing a ratio of a steering angle of a steering wheel to a steering wheel is provided in a steering system from a steering wheel to a steering wheel, and the variable steering angle is provided. A variable steering angle ratio steering device including a control device for controlling a ratio device, wherein the variable steering angle ratio device includes an electric motor for varying a steering angle ratio of the steered wheels to the steering wheel; The device has a main CPU used at normal time and a backup CPU used when the main CPU fails. The backup CPU drives the electric motor when the main CPU fails. Controlling the shift of the variable steering angle ratio device in a direction in which the ratio of the steering angle of the steered wheels to the operation amount of the steering wheel decreases, and driving the electric motor. In this case, after supplying a current for a predetermined supply time to the electric motor, the supply of the current for a predetermined stop time is stopped, and thereafter, a control for repeatedly supplying the current for a predetermined supply time and stopping the current for a predetermined stop time is performed. A variable steering angle ratio steering device, comprising:
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